CN110006345B - 一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置与方法，装置包括固定支架，所述固定支架位于汽车线束装配流水线上的最后一个工位，所述固定支架上设置有呈线阵排列的相机；所述相机的入射光轴与汽车线束装配流水线上的汽车线束板所在平面相互垂直；所述汽车线束板上设置有多个标记点，所述标记点沿汽车线束板的移动方向直线排列；其中，相邻相机的成像区域有重叠部分，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域有重叠部分。本发明根据标记点对相机取像位置进行误差修正解决由于线束板运动速度波动造成的取像位置偏差问题，其减少了生产空间，提高了生产效率。

Description

一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置与方法
技术领域
本发明涉及汽车线束检测技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置与方法。
背景技术
随着汽车功能的智能化，汽车线束网络日趋复杂，线束数量增加，因此设计出合理线束长度以便于最佳利用车内空间变得尤为重要。
对于线束生产商来说，保障线束生产尺寸要求是质量检测的重要环节。现有线束生产商加工线束是在移动的生产线上进行，线束置于移动的工装板上，不同工位员工在相应的工位区域内加工，加工完成后单独设置检测工位对其进行人工检测。这对于工厂的生产空间有更高的要求，并且人工检测效率低下，且易受到检测员视力疲劳、体力不支等其他因素影响，检测结果具有不可控性。
机器视觉检测在各行各业得到广泛运用，其基本思路是对检测目标进行取像，再根据图像处理得到检测结果。不同于其他目标检测，线束尺寸检测需要得到不同节点之间的相对位置，在线束板移动时对其上面的线束取像需要对取像位置进行精确控制，而实际的生产流水线由于其传动机构传送速度会有一定的波动，因此仅仅通过控制时间间隔进行取像会存在一定的误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置与方法，能够对传动机构的速度波动造成的位置误差进行修正。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，包括固定支架，所述固定支架位于汽车线束装配流水线上的最后一个工位，所述固定支架上设置有呈线阵排列的相机；所述相机的入射光轴与汽车线束装配流水线上的汽车线束板所在平面相互垂直；所述汽车线束板上设置有多个标记点，所述标记点沿汽车线束板的移动方向直线排列；其中，相邻相机的成像区域有重叠部分，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域有重叠部分。
所述呈线阵排列的相机中相邻相机的成像区域至少重叠20％。
所述呈线阵排列的相机同时进行取像，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域至少覆盖20％。
所述固定支架上还安装有位置传感器，所述位置传感器的高度与所述汽车线束板的高度一致，当线束板到达指定位置时触发所述位置传感器产生开始取像的信号。
所述呈线阵排列的相机中有一台相机只拍摄标记点。
所述汽车线束板上的每两个标记点之间的距离相等。
所述多个标记点中的起始标记点在第一次成像中心，第2-n个标记点应在第2-n次成像中心。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于机器视觉的汽车线束在线检测方法，包括以下步骤：
(1)具有标记点的线束板上的线束结束装配，通过汽车线束装配流水线进入固定支架区域，固定支架上呈线阵排列的相机对汽车线束板上的线束进行取像；其中，相邻相机的成像区域有重叠部分，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域有重叠部分，所述汽车线束板上设置有多个标记点，所述标记点沿汽车线束板的移动方向直线排列；
(2)将每一张图片与特征模板库内的模板进行匹配，判断出图片属于何种特征，并调取相应的特征定位算法，得到该特征在这张图片上的像素坐标；
(3)根据汽车线束板上的标记点对传动过程中出现的位置误差进行修正，以起始标记点作为参考原点，以线束板前进方向的反方向为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，建立参考坐标系O-xy；结合图像重叠部分对所有图像进行拼接，得到一张线束全景图，确定每张图片在O-xy坐标系中的位置坐标；
(4)根据得到的特征的像素坐标与特征所在图片的位置坐标，得到特征在O-xy坐标系中的位置，根据特征之间的像素尺寸通过距离公式得到，通过标定得到像素距离与实际距离之间的比例系数，得到特征之间的实际尺寸；
(5)将得到的实际尺寸与线束的设计尺寸比较，判断是否合格。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过在现有生产线上增加相机支架，并在线束板上增加标记点，其解决由于线束板运动速度波动造成的取像位置偏差问题。在此基础上，结合图像处理和数据库等技术，能实现各种汽车线束的尺寸视觉智能检测，达到了减少生产空间，提高生产效率的目的。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明相机取像效果示意图；
图3是本发明中具有标记点的线束板的示意图；
图4是本发明的工作流程图；
图中，固定支架——1、工业相机——2、位置传感器——3、具有标记点的线束板——4。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，如图1所示，包括固定支架1，所述固定支架1位于汽车线束装配流水线上的最后一个工位，所述固定支架1上设置有呈线阵排列的工业相机2；所述工业相机2的入射光轴与汽车线束装配流水线上的汽车线束板4所在平面相互垂直；所述汽车线束板4上设置有多个标记点，所述标记点沿汽车线束板的移动方向直线排列。传动机构的不同会导致线束板由水平和倾斜两种状态，本实施方式为水平式线束板，当传动机构为倾斜式线束板时，只需改变固定支架使得相机成像方向与线束所在平面垂直即可。
本实施方式中工业相机2线阵排列在固定支架1上，且工业相机2的入射光轴与汽车线束装配流水线上的汽车线束板4所在平面相互垂直，如此可以保证工业相机2成像方向与线束所在平面垂直；工业相机2之间的间隔由工业相机到线束所在平面的距离决定，要求保证相邻的工业相机2的成像区域重叠20％。工业相机2个数取决于线束板宽度，其一次取像累积视野涵盖整个线束板宽度方向。本实施方式中线阵排列的各工业相机2同时取像，根据传动机构的理论移动速度计算取像时间间隔，使得相邻两次取像的成像区域相互覆盖20％。最终取像效果如图2所示，粗线矩形区域表示线束板，灰色区域表示重叠部分，中间矩形框表示成像大小，v方向表示线束板运动方向，图中仅表示出沿x、沿y方向的取像效果，线束板其它区域与之类似。
本实施方式的固定支架1上还安装有位置传感器3，所述位置传感器3的高度与所述汽车线束板的高度一致，当线束板到达指定位置时触发所述位置传感器3产生开始取像的信号。
本实施方式采用具有标记点的线束板4，其与传统线束板的区别在于：在线束板图纸上增加等距的圆形黑色区域作为标记点，其中，起始标记点中心在位置传感器连线上，标记点间距由线束板理论移动速度决定，本实施方式中每两个标记点之间的间距相等，标记点连线与线束板前进方向一致。线阵排列的工业相机2中有一台专门用于拍摄标记点。位置传感器3及标记点布置如图3所示。
根据传动机构理论移动速度计算出来的线束板上的标记点间距满足：起始标记点在第一次成像中心，第2，3，…，n个标记点应在第2，3，…，n次成像中心。标记点的作用在于：当传动机构产生位置偏差时，在图像处理时根据标记点偏离成像中心的像素距离对实际的位置误差进行补偿。
如图4所示，上述汽车线束尺寸视觉检测装置检测步骤为：
步骤1：建立特征模板库。对于某一种规格线束的检测，首先列出其上出现的所有特征，制作相对应的特征模板，以及确认相应的定位算法。
步骤2：取像。具有标记点的线束板上的的线束结束装配，沿着流水线进入固定支架区域，固定支架上的工业相机开始对其进行取像；
步骤3：图像处理/特征点定位。将每一张图片与特征模板库内的模板进行匹配，判断出是何种特征，调取相应的特征定位算法，得能得到该特征在这张图片上的像素坐标；
步骤4：建立坐标系并合成全景图。根据标记点对传动过程中出现的位置误差进行修正，以起始标记点作为参考原点，以线束板前进方向反方向为X方向，宽度方向为Y轴建立参考坐标系O-xy。结合图像重叠部分对所有图像进行拼接，得到一张线束全景图，也就得到了每张图片在O-xy坐标系中的位置坐标；
步骤5：计算相关尺寸。结合上述得到的特征像素坐标与特征所在图片的位置坐标便可得到特征在O-xy坐标系中的位置。因此特征之间的像素尺寸可由距离公式得到，而通过标定可以得到像素距离与实际距离之间的比例系数，所以特征之间的实际尺寸就能得到。
步骤6：给出测量结果。将测量尺寸与线束设计尺寸比较，根据设定的公差带对其进行合格率判断，并给出检测结果报表。
不难发现，该汽车线束尺寸视觉检测装置与方法以机器视觉为基础，通过在现有生产线上增加相机支架、在线束板上增加标记点，根据标记点对相机取像位置进行误差修正，能解决由于线束板运动速度波动造成的取像位置偏差问题。在此基础上，结合图像处理和数据库等技术，能实现各种汽车线束的尺寸视觉智能检测，达到了减少生产空间，提高生产效率的目的。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，包括固定支架，其特征在于，所述固定支架位于汽车线束装配流水线上的最后一个工位，所述固定支架上设置有呈线阵排列的相机；所述相机的入射光轴与汽车线束装配流水线上的汽车线束板所在平面相互垂直；所述汽车线束板上设置有多个标记点，所述标记点沿汽车线束板的移动方向直线排列；其中，相邻相机的成像区域有重叠部分，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域有重叠部分；在检测时包括以下步骤：
（1）具有标记点的线束板上的线束结束装配，通过汽车线束装配流水线进入固定支架区域，固定支架上呈线阵排列的相机对汽车线束板上的线束进行取像；其中，相邻相机的成像区域有重叠部分，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域有重叠部分；所述呈线阵排列的相机中有一台相机只拍摄所述标记点，所述多个标记点中的起始标记点在只拍摄所述标记点相机的第一次成像中心，第2-n个标记点应在只拍摄所述标记点相机的第2-n次成像中心；
（2）将每一张图片与特征模板库内的模板进行匹配，判断出图片属于何种特征，并调取相应的特征定位算法，得到该特征在这张图片上的像素坐标；
（3）根据汽车线束板上的标记点对传动过程中出现的位置误差进行修正，以起始标记点作为参考原点，以线束板前进方向的反方向为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，建立参考坐标系O-xy；结合图像重叠部分对所有图像进行拼接，得到一张线束全景图，确定每张图片在O-xy坐标系中的位置坐标；
（4）根据得到的特征的像素坐标与特征所在图片的位置坐标，得到特征在O-xy坐标系中的位置，通过距离公式得到特征之间的像素距离，通过标定得到所述像素距离与实际距离之间的比例系数，从而得到特征之间的实际尺寸；
（5）将得到的实际尺寸与线束的设计尺寸比较，判断是否合格。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，其特征在于，所述呈线阵排列的相机中相邻相机的成像区域至少重叠20%。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，其特征在于，所述呈线阵排列的相机同时进行取像，相机每次取像的时间间隔能够使得相邻两次取像的成像区域至少覆盖20%。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，其特征在于，所述固定支架上还安装有位置传感器，所述位置传感器的高度与所述汽车线束板的高度一致，当线束板到达指定位置时触发所述位置传感器产生开始取像的信号。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车线束在线检测装置，其特征在于，所述汽车线束板上的每两个标记点之间的距离相等。
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